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2014 年度 実績報告書

長期粘弾性対流モデルから迫る惑星内部進化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J02356
研究機関北海道大学

研究代表者

鎌田 俊一  北海道大学, 理学研究院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード惑星 / 月 / 冥王星 / 粘弾性変形 / 熱進化 / 国際研究者交流
研究実績の概要

固体惑星の内部熱進化と、表層地形の長期粘弾性変形のカップリングに取り組んだ。研究対象としては、地球の月や冥王星、さらには土星の周りを回る氷衛星など様々な天体を選択した。
まず、簡略化した熱進化モデルを用いた粘弾性変形問題を月に適用した。月の地形や内部構造について、LROやGRAIL探査機により得られた最新のデータを解析した。その結果、約半数の巨大クレータがほぼ粘性緩和しきっていることが分かった。これを説明する熱進化モデルを、膨大なパラメータ空間から探すということを行った。その結果、地形が緩和しきるのに必要な温度は地殻下端で1300 K以上であり、それは月マグマオーシャンの固化から約50 Myr以内でしかありえそうにないことが分かった。このことは、月の巨大クレータの約半数はマグマオーシャン固化から間もない時期に形成したことを示している。これは内側太陽系における巨大衝突史を解き明かす鍵となる結果であり、国際誌Icarusに報告された。
また既存の3次元熱対流モデルを用いた地形変形問題を冥王星に適用した。冥王星についてはまだ探査データがないが、New Horizons探査が迫っている。そこで得られるデータから冥王星の内部物質(放射性元素量)が推定できるであろうことを明らかにした。具体的には、巨大クレータの緩和割合やクレータ内部の断層方向(放射状か同心円状か)は表層の冷たく硬い層(弾性リソスフェア)の厚さで支配されており、この厚さは岩石核中のコアで決まることを明らかにした。この結果は国際誌JGR-Planetsに報告された。
さらに、粘弾性変形プログラムとカップリングしやすい熱対流計算コードの開発も進めた上、氷衛星レアの進化における研究も行った。これらの結果は国際学会LPSCで発表された。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] The relative timing of Lunar Magma Ocean solidification and the Late Heavy Bombardment inferred from highly degraded impact basin structures2015

    • 著者名/発表者名
      Kamata, S., S. Sugita, Y. Abe, Y. Ishihara, Y. Harada, T. Morota, N. Namiki, T. Iwata, H. Hanada, H. Araki, K. Matsumoto, E.Tajika, K. Kuramoto, and F. Nimmo
    • 雑誌名

      Icarus

      巻: 250 ページ: 492-503

    • DOI

      10.1016/j.icarus.2014.12.025

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Impact basin relaxation as a probe for the thermal history of Pluto2014

    • 著者名/発表者名
      Kamata, S. and F. Nimmo
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res. Planets

      巻: 119 ページ: 2272-2289

    • DOI

      10.1002/2014JE004679

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Relaxation of long-wavelength topography and the thermal evolution of Rhea2015

    • 著者名/発表者名
      Kamata, S. and F. Nimmo
    • 学会等名
      46th Lunar and Planetary Science Conference
    • 発表場所
      Houston (USA)
    • 年月日
      2015-03-20 – 2015-03-20
  • [学会発表] One-dimensional thermal convection calculation using a modified mixing length theory2015

    • 著者名/発表者名
      Kamata, S., F. Nimmo, and K. Kuramoto
    • 学会等名
      46th Lunar and Planetary Science Conference
    • 発表場所
      Houston (USA)
    • 年月日
      2015-03-17 – 2015-03-17
  • [学会発表] The relative timing of Lunar Magma Ocean solidification and the Late Heavy Bombardment inferred from highly degraded impact basin structures2015

    • 著者名/発表者名
      Kamata, S.
    • 学会等名
      Microsymposium 56
    • 発表場所
      Houston (USA)
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-15
  • [学会発表] Impact basin relaxation as a probe for the thermal history of Pluto2014

    • 著者名/発表者名
      Kamata, S. and F. Nimmo
    • 学会等名
      AGU 2014 Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2014-12-17 – 2014-12-17
  • [学会発表] 冥王星における衝突盆地の緩和: 内部海存在への示唆2014

    • 著者名/発表者名
      鎌田俊一, F. Nimmo,
    • 学会等名
      地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-04-30 – 2014-04-30

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公開日: 2016-06-01  

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